JP4727168B2 - フォワード・アクセス・チャネル(fach)の送信電力の調整および対応する移動体通信網 - Google Patents

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Description

本発明は、移動体通信網におけるフォワード・アクセス・チャネル(FACH)の送信電力に関する。本発明は、移動体通信網にも関する。
無線リソース管理の一部として、移動ユーザ端末(ユーザ機器、UE)は、利用可能な無線リソース(たとえば、電力、帯域幅)の効率を最大にするようにあるリソース状態から別のリソース状態に移される。Universal Mobile Telecommunications System(UMTS)規格では、各移動ユーザ端末がアクティブ・データ送信の2つの状態、すなわち、セル・フォワード・アクセス・チャネル(Cell−FACH)状態およびセル専用チャネル(Cell−DCH)状態のいずれかをとる必要がある(たとえば、Third Generation Partnership Project(3GPP)Technical Specification 25.331を参照されたい)。
Cell−FACH状態では、共用チャネル、特にフォワード・アクセス・チャネル(FACH)は、一群の移動ユーザ端末間で共用され、関連する専用物理制御チャネルを有さない。フォワード・アクセス・チャネル(FACH)は、小容量データに用いられ、古い移動技術のブロードキャスト・チャネルおよびランダム・アクセス・チャネルに類似している。フォワード・アクセス・チャネルは通常、たとえば、ウェブ・ページ・ダウンロードの後の表示時間に用いることができる。フォワード・アクセス・チャネル(FACH)を使用すると、低データ信号速度でのセル容量が改善され、したがって、必要な送信電力が低くなるために移動ユーザ端末の電池寿命が向上する。
一方、Cell−DCH状態では、連続的に送信される、送信電力制御情報およびパイロット情報を含む、専用物理制御チャネルを有する移動ユーザ端末の専用チャネル(DCH)を使用する。セルの専用チャネル(DCH)は通常、大容量データまたは音声に用いられる。
Cell−DCH状態では、移動ユーザ端末は、監視基地局からの測定信号がしきい値を上回るかまたは下回ったときのように、基準が満たされたときに基地局に報告され、基地局は、ソフト・ハンドオーバ・レグ(すなわち、ソフト・ハンドオーバ接続、ソフト・ハンドオーバ接続とも呼ばれる)を付加または削除することを選択することができる。
この規格は、ハンドオーバ測定値を報告する様々な測定報告方法を実現する(3GPP Technical Specification 25.331 Section 14.1.2)が、移動ユーザ端末がDell−FACH状態である間、受信信号に関する測定は、測定報告が頻繁に基地局に送り返され、それによってユーザ・データまたは音声用のチャネルの容量が少なくなるためディスエーブルされる。
さらに、この規格は、各フォワード・アクセス・チャネル(FACH)フレームを移動ユーザ端末(UE)にブロードキャストすべき送信電力を求める信頼できる手段を実現せず、したがって、FACHチャネルは常に、セル全体をカバーするのに十分な高い電力でブロードキャストされる。
さらに、Cell−FACH状態からCell−DCH状態に遷移する基準に関して、既知の基準は、送信すべきデータを記憶する(移動ユーザ端末内の)バッファの占有度である。バッファ占有度測定値は移動ユーザ端末から基地局に渡され、状態の変化を指示する決定が下される。
他の背景として、ダイナミック・ベアラ・制御(Dynamic Bearer Control(DBC))は、推定された電力消費量に基づいてリソースを供給するかどうか、およびどの程度供給するか、すなわち、データ信号速度を割り当てるかどうか、およびどの程度割り当てるかを判定する、3GPP規格内に規定された一般に理解されている機構である。DBC機能ブロックは通常、電力情報もソフト・ハンドオーバ情報も受信しない。したがって、DBC機能ブロックは、移動ユーザ端末が、Cell−DCH状態に遷移するときに最高の電力を必要とすると仮定し、したがって、移動ユーザ端末が必要とするよりも低いデータ信号速度を割り当てるか、場合によってはDCHリソースの供給を拒否する。
基地局は、Cell−FACH状態の移動ユーザ端末がCell−DCH状態に遷移する必要があると判定すると、ソフト・ハンドオーバ・レグ、すなわち、移動ユーザ端末と一次セル以外のセルとの2回目以降の無線接続なしでこれを行わなければならない。これは、Cell−FACH状態では移動ユーザ端末とのソフト・ハンドオーバ接続はないからである。さらに、基地局および移動ユーザ端末は、移動ユーザ端末と基地局との同期を高速に確保するように高い初期送信電力から始めなければならない。このため、特に2つの状態間の遷移が頻繁に行われる場合に、トラフィック容量が少なくなる。
本発明による方法およびネットワークは、読者がここで参照すべきである独立請求項に定義されている。好ましい特徴は、従属請求項に記載されている。
本発明の一例は、移動体通信網における基地局から移動ユーザ端末へのフォワード・アクセス・チャネル(FACH)の送信電力を調整する方法である。この方法は以下の工程を含む。基地局は、第1の送信電力レベルの信号を移動ユーザ端末に送信する。移動ユーザ端末は次いで、所定の報告基準が満たされた場合、測定された信号品質に応じた1つまたは複数のパラメータ値の報告を送信する。したがって、基地局は次いで、測定信号品質を許容限界内に維持するように移動ユーザ端末への基地局の送信電力を調整する。
したがって、Cell−FACH状態における移動ユーザ端末への送信電力を調整するフィードバック機構が設けられている。これによって、電力割当ての効率が高まり、したがって、トラフィック容量が改善される。
所定の報告基準は、最後の報告の測定信号品質から得た測定信号品質の変化が所定の量よりも大きいことであってよい。この基準が満たされた場合、その結果として送信電力が調整される。したがって、いくつかの実施態様では、測定情報を適切な低い速度で基地局に送り返す手段が設けられ、ある状況では、FACHチャネル上の電力制御によってトラフィックが著しく増加する。したがって、FACHの低速の電力制御が行われる(専用チャネルのように連続的なフィードバックではなく、断続的なフィードバックという意味で低速)。
移動ユーザ端末がCell−FACH状態からCell−DCH状態に遷移するとき、Cell−DCH状態における移動ユーザ端末への初期送信電力は、直前のCell−FACH状態における最後に調整された送信電力に応じて設定することができる。したがって、移動ユーザ端末が基地局によってCell−FACH状態からCell−DCH状態に遷移するときに移動ユーザ端末に固有のより正確な初期送信電力レベルが与えられる。いくつかの実施態様では、状態間の遷移が頻繁に行われ、したがって、(状態遷移中に移動ユーザ端末と基地局との間に高速の同期を維持しつつ)電力を効率的に割り当てることが特に有益である。
Cell−DCH状態への遷移は好ましくは、Cell−FACH状態における送信電力が所定の限界よりも低いことに応じて行われる。したがって、測定報告は、Cell−DCH状態とCell−FACH状態との間の遷移をいつ行うかを判定する際の因子として使用できる追加の情報を与える。特に、たとえば、受信信号の測定されたSIRを、たとえば、Cell−FACH状態からCell−DCH状態への遷移をいつ行うかを判定する際の因子として用いることができる。
好ましくは、調整された電力レベルが、ソフト・ハンドオーバ接続を確立するとき最初に近傍のセルとのソフト・ハンドオーバ接続で使用すべき送信電力レベルとして得られる。好ましくは、ネットワークは、少なくとも実質的に第3世代パートナーシップ・プロジェクト(Third Generation Partnership Project)規格に従ったCDMA(Code Division Multiple Access)網である。好ましくは、測定信号品質は、信号対干渉比(SIR)である。
本発明は、対応する移動体通信網も提供する。移動体通信網の一例は基地局と移動ユーザ端末とを含む。基地局は、フォワード・アクセス・チャネル(FACH)上で移動ユーザ端末に第1の送信電力レベルの信号を送信するように動作することができる。移動ユーザ端末は、所定の報告基準が満たされたときに測定信号品質に応じて1つまたは複数のパラメータ値の報告を送信するよう動作することができる。したがって、基地局は次いで、測定信号品質を許容限界内に維持するように移動ユーザ端末への基地局の送信電力を調整する。
本発明の好ましい実施形態について一例として図面を参照して説明する。
好ましいネットワークは、移動体通信用の広帯域Code Division Multiple Access(CDMA)網の一種であるUniversal Mobile Telecommunications System(UMTS)Terrestial Access Network(UTRAN)である。UTRAN網は基本的に図1に示されているようなネットワークである。図を簡単にするために、UTRAN網2の1つの無線網コントローラおよび2つの基地局のみが示されている。この図に示されているように、UTRAN網2は基地局4を含んでいる。各基地局(UMTS用語ではノードB)4は、が通常、方位角が互いに120°ずつ傾けられた3本の方向性アンテナ(図示せず)を有するため、通常3つのセル6(すなわち、セクタとも呼ばれる無線範囲領域)を有する。それ自体が通信「界」(図示せず)の残りの部分に接続された無線網コントローラ(RNC)8はそれぞれ、いくつかの基地局4、したがっていくつかのセル6を制御する。基地局4は、IuBインタフェースと呼ばれるそれぞれのインタフェース10を介してその制御側無線網コントローラ(RNC)8に接続されている。使用時には、移動ユーザ端末12(UMTS用語ではユーザ機器(UE)と呼ばれることも多い)は、少なくとも1つの基地局4の少なくとも1つのセル6を介して制御側無線網コントローラ(RNC)8と通信する(すなわち、UTRAN網2と通信する)。図2に示されているように、RNC8は、以下に説明するようにDynamic Bearer Control(DBC)ブロックを含んでいる。
プロセスの例
図3は、移動ユーザ端末がCell−FACH状態に入り(図3に段階a、bとして示されている)、データを受信し(c)、制御側セルの受信された信号・干渉比(SIR)が向上したことを検出し、したがって、測定報告をトリガし(d、e)、以後のデータをより低い電力で受信する(f)ことを示している。図3は、Cell−DCH状態への遷移(g、h)も示している。
図4は、移動ユーザ端末がCell−FACH状態にあり(j)、近傍のセルが前に、ソフト・ハンドオーバ基準を満たしていると報告されたが、近傍のセルがもはや、基準を満たしておらず、したがって、測定報告を送信し(k)、これが基地局によって受信され確認される(l)ことを示している。図4は、他の近傍のセルが現在、基準を満たしており(m)、したがって、同様に動作していることも示している。図4はさらに、他の近傍のセルがもはや基準を満たしておらず(o)、したがって、測定報告を送信することも示している。この場合、RNCは、測定方向の頻度が高すぎると判定し、したがって、測定報告をディスエーブルする(P)。
基本的なプロセス
図3および図4の例の基本的で一般的なプロセスは、以下のように番号付きの7つの工程で説明するようなプロセスである。
(1)移動ユーザ端末は、Cell−FACH状態に入ると、制御側セル受信品質(パイロット・チャネル信号・干渉比)を測定し、これを、近傍のセルの同じパラメータの測定値と一緒に基地局に送り返す(図3に(a)として示されている)。基地局は、Cell−FACH状態からCell−DCH状態に遷移する際、もちろん、移動ユーザ端末によって確実に受信され、好ましくはたいていの顕著なハンドオーバ・レグ上で受信される初期出力電力で送信する必要がある。
(2)System Information Broadcast(SIB)チャネルは、すべての移動ユーザ端末によって、これらの移動ユーザ端末が送信を開始できるようにするためにCell−FACH状態に入るとき(図3のa)に読み取られる。このチャネルから、新しい1組の測定報告基準が移動ユーザ端末にブロードキャストされる(図3のb)。
測定報告基準は、十分に大きなデルタSIR、デルタ・ソフト・ハンドオーバSIR、およびデルタ・ソフト・ハンドオーバSIRヒステリシスである。デルタSIRは、新しい報告が生成される前に現在の測定信号・干渉比と最後に報告されたSIRとの絶対差を基地局に示す。デルタ・ソフト・ハンドオーバSIRは、新しい報告が生成される前に、制御側セルと最良の近傍のSIRとの差を示す。デルタ・ソフト・ハンドオーバSIRヒステリシスは、ハンドオーバ接続のための検討への最良の近傍の追加またはそのような検討からの最良の近傍の削除を報告するための、SIRに対する必要なヒステリシスを示す。図3の例は、最良の近傍のセルの基準を示しているが、複数の最良の近傍のセルを求めるように容易に拡張することができる。
(3)移動ユーザ端末は、報告について少なくとも1つの基準が満たされていることを検出すると、非肯定モード送信に関する測定報告(図3のd、図4のk)を基地局に送信する。基準は以下のとおりである。
(i) 制御側セル・パイロットSIRが最後に報告された測定からデルタSIRを超える量だけ変化したと仮定する。第1の基準レベル20は、最後の測定報告で送信された測定SIR値SIR1になっている。デルタSIR22よりも大きなSIRの変化はSIR値SIR2を報告する他の測定報告24をトリガする。この場合新しい基準レベル26が、SIR1+デルタSIRであるSIR2設定される。測定されたSIRが基準レベル26からデルタSIRよりも大きな量だけ逸脱すると、さらなる測定報告がトリガされる(28)。
(ii) 制御側セルSIR31と最良の近傍のセルSIR33との差が、デルタ・ソフト・ハンドオーバSIR(34)(第1の所定の値)+デルタ・ソフト・ハンドオーバSIRヒステリシス(36)よりも大きく、最良の近傍のSIR33が制御側セルSIR31よりも低い場合には、生成された測定報告は、ソフト・ハンドオーバ・レグをCell−DCH状態での使用から削除する。
(iii) 最良の近傍のセル33と制御側セルSIR31との差が、デルタ・ソフト・ハンドオーバSIR(34)(第1の所定の値)−デルタ・ソフト・ハンドオーバSIRヒステリシス(36)よりも小さく、最良の近傍のSIR33が制御側セルSIR31よりも低い場合には、生成された測定報告は、ソフト・ハンドオーバ・レグをCell−DCH状態での使用に含める。
(4)基地局が、測定応答メッセージで移動ユーザ端末に応答する(図3のe、図4のl、n)測定応答メッセージは以下の目的を有する。
i)この応答は、新しい電力レベルで送信され、移動ユーザ端末は、この応答を正しく受信した場合、測定報告メッセージ送信を繰り返さない。
ii)移動ユーザ端末は、送信が不要であることを意味する、基地局から測定報告メッセージを受信したという肯定応答を得る。
iii)基地局が測定報告を受信したことを肯定応答するメッセージは、各報告間の時間をより長い間隔に構成するのに用いることできるいくつかのオプションの情報要素を有する。このようなオプションは、移動が激しく、したがって、頻繁に報告を生成し、したがって、大量の干渉を生じさせる移動ユーザ端末に最も有用である(図4のp)。
オプションの要素は、測定基準の他の局面を再構成し、たとえば、ヒステリシスを増大させるように拡張することもできる。
(5)基地局は、制御側セル・パイロットSIR(および任意に近傍セルSIR)の最新の報告を用いて移動ユーザ端末へのFACHフレームの送信電力を求める(図3のc、e、f、g、図4のl、p)。
(6)基地局は、Cell−FACH状態からCell−DCH状態への遷移に関する基準を決定する際、制御側セルSIRの最後の報告に基づいて必要な移動ユーザ端末送信電力の推定値を考慮する(図3のg)。基本的に、SIRが高くなり、したがって電力推定値が小さくなるにつれて、DCH状態に遷移する可能性は低くなる。
(7)移動ユーザ端末がCell−FACH状態からCell−DCH状態に遷移する際、基地局は、送信を最後に受信された報告に基づいて以下のようにセットアップする。
a)最後に受信された報告から得た情報に基づいてDynamic Bearer Control(DBC)を行う。DBCブロックは、図2に示されているように基地局を制御する無線網コントローラ(RNC)内にあり、推定された電力消費量に基づいてリソースを供給するかどうか、およびどの程度供給するか、すなわち、データ信号速度を割り当てるかどうか、およびどの程度割り当てるかを判定する。
b)近傍のセルが定義された基準を満たしていることを最後に受信された報告が示している場合、近傍のセルと制御側セルに対するソフト・ハンドオーバ・レグをセットアップする。
c)最後に報告された制御側セル・パイロットSIRに基づいて初期ダウンリンク送信電力を開始する。
上述の好ましい実施形態では、SIRは、使用される信号品質の測度であることに留意されたい。他の実施形態では、この代わりに、ビット誤り率、受信信号強度、誤りベクトルの大きさのような他の信号品質測度が使用される。
略語
3GPP Third Generation Partnership Project
DBC Dynamic Bearer Control
DCH 専用チャネル
FACH フォワード・アクセス・チャネル
RNC 無線網コントローラ
SIR 信号・干渉比
UE ユーザ機器、すなわち、移動ユーザ端末
UMTS Universal Mobile Telecommunications System
UTRAN UMTS terrestrial access network
UTRAN網および移動ユーザ端末を示す図である。 無線網コントローラおよび基地局を示す図である。 メッセージ・シーケンスの例を示す図である。 メッセージ・シーケンスの他の例を示す図である。

Claims (9)

  1. 移動体通信網において、基地局から移動ユーザ端末へのフォワード・アクセス・チャネル(FACH)の送信電力を調整する方法であって、
    基地局が、第1の送信電力レベルの信号を移動ユーザ端末に送信する工程と、
    移動ユーザ端末が、所定の報告基準が満たされたときに測定信号品質に応じた1つ又は複数のパラメータ値の報告を送信する工程と、
    従って、基地局が、測定信号品質を許容限界内に維持するように移動ユーザ端末への基地局の送信電力を調整する工程とを含み、
    移動ユーザ端末がCell−FACH状態からCell−DCH状態に遷移した場合に、Cell−DCH状態における移動ユーザ端末への初期送信電力は、状態遷移中に該移動ユーザ端末と該基地局との間の迅速な同期を維持しつつ効率的な電力割り当てを達成するように、直前のCell−FACH状態において該移動ユーザ端末に関して最後に調整された送信電力に応じて設定される方法。
  2. 所定の報告基準は、最後の報告の測定信号品質から得た測定信号品質の変化が所定の量よりも大きく、その結果として送信電力が調整されることである、請求項1に記載の方法。
  3. Cell−DCH状態への遷移は、Cell−FACH状態における該測定信号品質を示す値が所定の限界よりも低いことに応じて行われる、請求項に記載の方法。
  4. ソフト・ハンドオーバ接続がセットアップされる場合、前記接続は、基地局からの、移動ユーザ端末固有の初期送信電力によってセットアップされる、請求項1乃至3の何れか1項に記載の方法。
  5. 最後に受信されたパラメータ値は、Cell−FACH状態からCell−DCH状態に遷移する際にソフト・ハンドオーバ接続をセットアップすべきかどうかを判定するのに用いられる、請求項1乃至4の何れか1項に記載の方法。
  6. 基地局のダイナミック・ベアラ・コントローラは、移動ユーザ端末から最後に受信されたパラメータ値に応じてCell−DCH状態用のデータ信号測度を割り当てる、請求項1乃至5の何れか1項に記載の方法。
  7. 所定の報告基準は、移動ユーザ端末がソフト・ハンドオーバ領域内にいるがCell−FACH状態である場合において、最良の近傍のセルからの測定信号品質が制御側セルからの測定信号品質よりも第1の所定の量よりも大きな量だけ劣るときに、最良の近傍がCell−DCH状態におけるソフト・ハンドオーバ接続に関するセルのリストから削除されるようになっている、請求項1乃至の何れか1項に記載の方法。
  8. 所定の報告基準は、移動ユーザ端末がソフト・ハンドオーバ領域内にいるがCell−FACH状態である場合において、最良の近傍のセルからの測定信号品質が制御側セルからの測定信号品質よりも第1の所定の量よりも小さな量だけ劣るときに、最良の近傍がCell−DCH状態におけるソフト・ハンドオーバ接続に関するセルのリストに追加されるようになっている、請求項1乃至の何れか1項に記載の方法。
  9. 基地局および移動ユーザ端末を含む移動体通信網であって、
    基地局は、第1の送信電力レベルの信号をフォワード・アクセス・チャネル(FACH)上で移動ユーザ端末に送信するように動作し、
    移動ユーザ端末は、所定の報告基準が満たされたときに測定信号品質に応じた1つ又は複数のパラメータ値の報告を送信するように動作し、
    基地局は、測定信号品質を許容限界内に維持するように移動ユーザ端末への基地局の送信電力を調整するように動作し、
    移動ユーザ端末がCell−FACH状態からCell−DCH状態に遷移した場合に、Cell−DCH状態における移動ユーザ端末への初期送信電力は、状態遷移中に該移動ユーザ端末と該基地局との間の迅速な同期を維持しつつ効率的な電力割り当てを達成するように、直前のCell−FACH状態において該移動ユーザ端末に関して最後に調整された送信電力に応じて設定される移動体通信網。
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